אספקת חשמל למחשב: עקרון הפעולה, דיאגרמה סכמטית ואימות ביצועיו

כיום, רכיבי שולחן העבודה מתיישנים מהר מאוד. היוצא מן הכלל היחיד הוא יחידת אספקת החשמל (PSU). העיצוב של מכשיר זה לא עבר שינויים גדולים במהלך 15 השנים האחרונות, כאשר ה-ATX form factor PSU הופיע בשוק. עקרון הפעולה והתרשים הסכמטי של ספק הכוח למחשב אינם שונים בהרבה עבור כל היצרנים.

מבנה ועקרון עבודה

מעגל אספקת חשמל טיפוסי למחשב ATX מוצג להלן. לפי העיצוב שלה, מדובר ביחידת אספקת חשמל קלאסית מסוג דופק המבוססת על בקר TL 494 PWM. האות להפעלת אלמנט זה מגיע מלוח האם. עד שנוצר דופק הבקרה, רק אספקת הכוח במצב המתנה נשארת פעילה, ומוציאה מתח של 5 וולט.

מיישר ובקר PWM

כדי להקל על הבנת המבנה של ספק הכוח של המחשב ואת עקרון פעולתו, עליך לשקול את האלמנטים המבניים הבודדים. כדאי להתחיל עם מיישר רשת.

המשימה העיקרית של יחידה זו היא להמיר זרם חשמלי מתחלף לזרם קבוע, הכרחי לתפקוד בקר PWM, כמו גם אספקת הכוח במצב המתנה. הבלוק כולל מספר חלקים עיקריים:

• נתיך F1 - נחוץ כדי להגן על ספק הכוח מעומס יתר.
• תרמיסטור - הוא ממוקם בקו ה"נייטרלי" ונועד להפחית את עליות הזרם החשמליות המתרחשות בעת הפעלת המחשב.
instagram viewer
• מסנן רעש - הוא כולל משנקים L1 ו-L2, קבלים C1-C4, כמו גם Tr1, שיש להם סלילה נגדית. מסנן זה מאפשר לך לדכא את ההפרעות המתעוררות באופן בלתי נמנע במהלך פעולת יחידת אספקת חשמל דופקת, מה שעלול להשפיע לרעה על פעולת ציוד הטלוויזיה והרדיו.
• גשר דיודה - ממוקם מיד מאחורי מסנן הרעשים ומאפשר להמיר זרם חשמלי לסירוגין לזרם פועם קבוע. מסנן אינדוקציה קיבולי מסופק כדי להחליק את האדוות.

ביציאה של מיישר הרשת, מתח קיים עד לניתוק יחידת אספקת החשמל מהשקע. במקרה זה, הזרם זורם לאספקת הכוח במצב המתנה ולבקר PWM. זהו האלמנט המבני הראשון של המעגל שמוצג באיור.

זהו ממיר הספק נמוך מסוג דופק. הוא מבוסס על הטרנזיסטור T11, שתפקידו לייצר פולסי אספקה ​​עבור המיקרו-מעגל 7805.

לאחר הטרנזיסטור, הזרם עובר תחילה דרך שנאי בידוד ומיישר המבוסס על דיודה D 24. למיקרו-מעגל המשמש ב-PSU זה יש חיסרון אחד די רציני - נפילת מתח גבוהה, אשר, תחת עומסים כבדים, עלולה לגרום לאלמנט להתחמם יתר על המידה.

הבסיס של כל ממיר מסוג דופק הוא בקר PWM. בדוגמה זו, הוא מיושם באמצעות המיקרו-מעגל TL 494. המשימה העיקרית של מודול PWM (Pulse Width Modulation) היא לשנות את משך פעימות המתח תוך שמירה על המשרעת והתדר שלהם. מתח המוצא המתקבל על ממיר הפולסים מיוצב על ידי התאמת משך הפולסים שבקר PWM מייצר.

שלבי פלט של ממיר

על אלמנט מבני זה נופל העומס העיקרי. זה מוביל לחימום רציני של טרנזיסטורי המיתוג T2 ו-T4. מסיבה זו, הם רכובים על רדיאטורים מסיביים. עם זאת, קירור פסיבי לא תמיד מאפשר לך להתמודד עם ייצור חום חזק, כל ספקי הכוח מצוידים בצידנית. מעגל שלב הפלט מוצג באיור..

​

בקדמת שלב הפלט, ישנו מעגל מיתוג של ספק כוח המבוסס על טרנזיסטור T9. כאשר אספקת החשמל מופעלת, מתח של 5 V מסופק לאלמנט מבני זה דרך ההתנגדות R 8. זה קורה לאחר היווצרות אות להפעלת המחשב בלוח האם. אם יש בעיות בהפעלת ספק הכוח במצב המתנה, ייתכן שיחידת אספקת הכוח תיכבה מיד לאחר ההפעלה.

כעת כל היצרנים משתמשים כמעט באותם מעגלי אספקת חשמל עבור מחשבים. לשינויים שהם מבצעים אין השפעה רצינית על עקרון הפעולה של המכשיר.

Pinout של המחבר הראשי

בתחילה, יחידת ספק כוח ATX צוידה במחבר 20 פינים לחיבור ללוח האם. עם זאת, השיפור בטכנולוגיית המחשב הוביל לצורך להשתמש בעוד 4 אנשי קשר נוספים. ספקי כוח מודרניים יכולים להיות מצוידים במחבר 24 פינים במארז יחיד או בעלי 20 + 4 פינים. כל פיני המחברים הם סטנדרטיים והנה העיקריים שבהם:

• +3.3 V - ספק כוח ללוח האם ולמעבד המרכזי.
• +5 V - מתח הכרחי לפעולה של כמה צמתים של לוח האם, כוננים קשיחים והתקנים חיצוניים המחוברים ליציאות ה-USB.
• +12 V - מתח מבוקר בשימוש על ידי HDD ומקררים.
• -5 V - לא בשימוש מאז ATX 1.3.
• -12 V - נמצא בשימוש נדיר ביותר כיום.
• טחון - מסה.

חלוקת עומסים ותקלות אפשריות

המתח המסופק על ידי ספק הכוח מיועד לעומסים שונים. לפיכך, בהתאם לתצורה של מחשב מסוים, צריכת האנרגיה בכל מעגל של ספק הכוח עשויה להשתנות. לכן המאפיינים הטכניים של יחידת אספקת החשמל מציינים לא רק את ההספק הכולל של המכשיר, אלא גם את צריכת הזרם החשמלי המקסימלית עבור כל סוג של מתח פלט.

זכור עובדה זו בעת שדרוג חומרת המחשב שלך. לדוגמה, התקנת מאיץ וידאו מודרני חזק מובילה לעלייה חדה בעומס במעגל 12V. כדי שהמחשב יפעל כהלכה, ייתכן שיהיה עליך להחליף את ספק הכוח. לרוב, בעיות בתפעול יחידת אספקת החשמל קשורות להזדקנות האלמנטים המבניים שלה או חוסר משמעותי בכוח.

אל תשכח כי התחממות יתר של שלב הפלט יכולה להיות קשורה להצטברות של כמות גדולה של אבק בתוך אספקת החשמל. קבלים אלקטרוליטים המותקנים במיישר החשמל ובשלבי הפלט מועדים יותר להזדקנות מאשר חלקים אחרים.

קודם כל, זה נוגע למוצרים של מותגים מעט ידועים המשתמשים ברכיבים זולים. למעשה, בסיס האלמנטים ואיכות החלקים הם שמבדילים בין מכשירים טובים לבין זולים. רק אדם בעל מערך ידע מסוים בתחום האלקטרוניקה יכול לתקן יחידת ספק כוח בעצמו. עם זאת, מכשירים מודרניים המיוצרים על ידי מותגים ידועים הם אמינים ביותר. בכפוף לכללי תחזוקת המחשב, בעיות איתם מתעוררות לעתים רחוקות מאוד.